堿土金屬錫酸鹽系白光LED單一基質(zhì)熒光粉的研究.pdf

1、人類一直在尋求光明，光不僅驅(qū)走了黑暗而且?guī)?lái)了希望。我們一直在努力改善照明條件，提高生活品質(zhì)。隨著國(guó)家對(duì)能源環(huán)境的重視，人民的節(jié)能環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng),對(duì)照明的要求也逐漸提高，于是白熾燈逐漸退出了歷史舞臺(tái)，新一代照明技術(shù)白光LED逐漸走向了市場(chǎng)。白光 LED憑借其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為現(xiàn)代照明的主流。雖然最近幾年白光 LED的制造新技術(shù)層出不窮，千差萬(wàn)別，但最為人們所認(rèn)可的是熒光轉(zhuǎn)換法。這種方法本質(zhì)上是利用近紫外或藍(lán)光芯片與對(duì)應(yīng)的熒光粉

2、組合制成白光LED，以實(shí)現(xiàn)白光照明。因此，新型熒光粉的開發(fā)也就變得越來(lái)越重要。目前，單一基質(zhì)熒光粉已經(jīng)成為科研工作者不可忽視的研究熱點(diǎn)之一。單一基質(zhì)熒光粉可以避免多種基質(zhì)之間能量的再吸收，從而提高發(fā)光效率。雖然,目前科研工作者已經(jīng)針對(duì)這一新型的熒光材料做了很多研究工作，開發(fā)了很多體系的熒光材料。不過，現(xiàn)在白光LED也并非十全十美，單一基質(zhì)熒光粉中紅色成分與其他顏色相比明顯失調(diào)，這一缺陷制約著這類熒光粉的發(fā)展。本文針對(duì)這種情況，利用稀土離

3、子Eu3+的摻雜，改善了上述難題，并進(jìn)一步探究了CaSnO3:Tb3+,Eu3+稀土共摻雜樣品中的能量傳遞機(jī)制，并探究了Ca2SnO4與Sr2SnO4兩種基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的差異對(duì)能量傳遞效率和熱穩(wěn)定性的影響。
　　本文第一部分實(shí)驗(yàn)選用了CaSnO3為基質(zhì)，制備了稀土Tb3+和Eu3+摻雜的熒光粉樣品。針對(duì)所制備稀土共摻樣品中發(fā)生的能量傳遞進(jìn)行了探索與求證。第二部分選用了M2SnO4(M=Ca,Sr)作為基質(zhì)，同時(shí)研究了基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)對(duì)能

4、量傳遞效率、熱穩(wěn)定性、光學(xué)特性等方面的影響。具體主要內(nèi)容如下：
　?。?）本部分實(shí)驗(yàn)首先是用溶膠凝膠法制備了 CaSnO3、CaSnO3:Tb3+、CaSnO3:Eu3+和CaSnO3:Tb3+,Eu3+樣品。利用XRD表征了所制備樣品的晶體結(jié)構(gòu)，經(jīng)過對(duì)比，樣品的XRD圖與標(biāo)準(zhǔn)卡片相一致，表明稀土摻雜并沒有改變基質(zhì)的晶格結(jié)構(gòu)。當(dāng)用378nm激發(fā)光激發(fā)時(shí)，樣品 CaSnO3:Tb3+發(fā)射綠光。試驗(yàn)中觀察到隨著銪離子摻雜量的增加， C

5、aSnO3:Tb3+,Eu3+發(fā)射光的色調(diào)逐漸由綠光變?yōu)榘坠?，最后呈現(xiàn)紅光。通過熒光光譜和熒光壽命的表征，我們推測(cè)發(fā)光過程中存在能量傳遞。由公式擬合結(jié)果可知，樣品中能量傳遞的機(jī)制是電四級(jí)-電四級(jí)相互作用。綜上所述CaSnO3:Tb3+,Eu3+很有可能成為一種熱門的新型熒光粉。
　　(2)研究白光LED照明最關(guān)鍵的是提高發(fā)光效率。為此無(wú)數(shù)科研工作者投入了很多精力，努力開發(fā)出了多種新型熒光粉。由于目前的單一基質(zhì)熒光粉大多缺少紅色成分

6、，我們的這部分試驗(yàn)也致力于此，針對(duì)這方面做出的一定的嘗試，試圖改變這種現(xiàn)狀。本實(shí)驗(yàn)利用高溫固相法制備了Bi3+或Eu3+摻雜的Ca2SnO4和Sr2SnO4熒光粉。并對(duì)樣品進(jìn)行了熒光性能方面的表征。我們觀察到Ca2SnO4:Bi3+, Eu3+和Sr2SnO4:Bi3+, Eu3+的發(fā)射光的顏色可以通過稀土離子摻雜的比例來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)我們也注意到稀土摻雜的Ca2SnO4系列樣品的能量傳遞效率比Sr2SnO4系列高的多,通過實(shí)驗(yàn)探究確定